拱坝施工仿真参数多因素概率预测方法

施工仿真参数对拱坝施工进度仿真结果的准确性具有重要影响。目前施工仿真参数分析多采用单变量建模方式,部分采用多元分析方法建立点预测模型,均难以分析各类因素影响下施工仿真参数的不确定性。针对上述问题,本研究提出基于宽度学习系统-弹性网分位数回归（broad learning system-elastic network quantile regression,BLS-ENQR）的施工仿真参数概率预测方法。宽度学习系统不需要深度网络结构,具有高效的非线性学习能力,可以克服传统分位数回归模型仅能分析线性关系的不足;同时,采用弹性网正则化惩罚来减小回归系数并提高模型稀疏性,从而避免模型过拟合。工程应用表明,本研究提出的方法可以有效分析出施工仿真参数的概率分布,且相比于支持向量机-弹性网分位数回归、极限学习机-弹性网分位数回归、宽度学习系统-分位数回归模型,该方法具有更好的预测性能,为拱坝施工仿真参数预测提供了一种新思路。     

高拱坝施工仿真参数ARIMA-LSTM时序概率预测方法

现有的高拱坝施工仿真参数更新研究多是单独进行概率预测或考虑时序特性进行点预测，难以在考虑参数的时序特征的同时对其随机性进行定量描述。针对此问题，本研究利用差分整合移动平均自回归（ARIMA）模型可进行考虑时序特征的概率预测，且长短时记忆网络（LSTM）模型可以学习参数时序复杂非线性特征的优势，提出基于ARIMA-LSTM的高拱坝施工仿真参数更新模型。该模型通过ARIMA模型进行参数时序线性部分预测，并利用LSTM模型对ARIMA模型输出的残差进行训练预测，将ARIMA模型得到的线性预测结果和LSTM模型预测得到的残差非线性结果融合，再进行95%置信区间的概率预测得到最终结果，实现高拱坝施工仿真参数在考虑参数的时序特征的同时对其随机性进行描述。通过与ARIMA、ARIMA-BP、随机森林（RF）模型进行对比，本文所提出的方法具有较高精度（MSE为0.518、MAE为0.519、RMSE为0.720），将预测得到的施工仿真参数输入到高拱坝施工系统中进行仿真计算，得到仿真结果比传统仿真精度有较大提升。     

基于GPS-UWB组合定位技术的缆机施工防碰研究

防止高拱坝缆机施工过程中碰撞事故的发生对工程施工安全意义重大。在解释缆机自身结构、运行方式、施工环境等特点的基础上,阐明了缆机运动状态与避免碰撞间的本质关系;结合GPS与UWB,通过定位精度及遮挡试验研究,设计了满足缆机施工定位精度要求的组合定位系统;以定位结果为依据制定缆机碰撞检测方法,并建立距离和时间预警模型;通过模型试验检验了防碰系统的实用性和可靠性,试验结果表明,该防碰系统能够在缆机运行过程中对可能发生的碰撞情况进行检测并及时作出预警。     

高拱坝施工仿真参数EMD-P-ILSTM动态更新模型研究

施工仿真参数更新是确保建设期施工进度仿真准确性的关键。但现有的参数更新方法难以对参数局部非线性和波动性变化特征进行学习和提取,更新精度有待进一步提高。为此,本文利用深度学习模型能够深度挖掘参数序列隐含信息的优势,采用分解-预测-集成的建模新思路,提出高拱坝施工仿真参数EMD-P-ILSTM动态更新模型。该模型利用基于自适应步长改进的天牛须算法对长短期记忆网络模型的超参数进行自动寻优,以提高建模效率。采用经验模态分解法将参数序列分解为多个平稳的子序列,并利用偏自相关函数自动选取各子序列的时间窗口。工程实例表明,相比于未改进的LSTM、BPNN、SVM和贝叶斯更新方法,本文模型能有效跟踪施工参数的复杂变化,具有更高的预测精度。     

面向能源领域信息物理社会系统的行为仿真建模分析——以现货电力市场为例

信息物理社会系统(CPSS)旨在描述复杂网络系统中信息网络、物理系统和社会因素的特征及其交互影响,以实现对该类系统的建模、推理和决策。CPSS研究中,如何反映社会行为是最大难点之一。依据历史和仿真数据,采用生成对抗网络(GAN)模型对不确定的社会行为建模,并通过混合仿真方法推演了当前广东现货电力市场设计中的实际问题,即燃气机组补贴对市场的潜在影响。     

交直流混联大电网仿真技术现状及面临挑战

随着我国特高压交直流工程陆续投运,系统“强直弱交”问题突出,交直流、多直流、送受端之间的交互影响日益显著,电网运行复杂度迅速增加,对电网仿真的规模、精度和速度提出了更高要求。从电力系统建模、多时间尺度仿真、数模混合实时仿真3个方面梳理了仿真技术现状,针对交直流混联大电网发展需求,分析了仿真技术面临的挑战。指出提高直流、新能源、柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS）和负荷等复杂模型的建模精度,扩大电磁暂态仿真规模,提高大规模电网仿真效率,将是提高大电网仿真能力的研究重点。     

基于ADPSS的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究

为了准确分析高压直流输电系统的动态特性,针对±500 kV江城（湖北江陵-广东鹅城）高压直流输电实例工程,给出一种基于全数字实时仿真装置（ADPSS）的机电暂态-电磁暂态混合建模方法。利用电路等值转换理论分析了机电-电磁混合仿真的计算机理,进而阐述了机电模型及电磁模型的建模方法。利用所构建的直流工程混合模型,开展了整流侧与逆变侧的交流系统分别发生接地故障的模拟仿真,并与采用交流电网化简处理的常见直流系统纯电磁建模仿真进行了比较分析。仿真结果表明,基于ADPSS的高压直流输电系统机电-电磁混合仿真建模方法是有效的,其相比纯电磁模型能更精确地反映直流系统的动态运行特性,从而增强仿真模型的准确度。     

基于SLAM优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化

目前基于增强现实（augmented reality,AR）的高拱坝施工仿真可视化研究,存在可视化角度受限及系统集成度差的问题。移动AR具有交互方式多元化的优势,但存在相机注册误差较大的不足。针对上述问题,提出基于同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化方法。本文首先基于SLAM根据目标三维-二维成像关系精确计算初始化相机注册参数,并利用ARCore运动追踪实现移动中实时相机注册;同时,结合相机注册结果,将施工仿真虚拟场景与实际场景融合,实现施工仿真移动AR可视化分析。工程应用表明,基于SLAM优化的移动AR施工仿真可视化系统,初始化相机注册精度相比传感器提高了97.6%,移动中相机注册误差平均仅为0.275 m,能够实现多方位的空间决策分析。     

基于M5P-SVR故障预测的地下洞室施工仿真

地下洞室群施工仿真是分析地下洞室群施工过程的重要手段。针对传统仿真模型难以实现对出渣运输时间的高精度仿真计算,而且在量化运输机械故障对施工进度的影响时存在主观性强、误差大等不足,本研究提出了基于M5P-SVR故障预测的地下洞室群施工仿真模型,模型的建立包括以下两个方面：（1）对传统CYCLONE模型中的出渣模块进行了改进,建立了交通运输仿真回路来计算出渣运输时间,提高了这一关键工艺的仿真精度;（2）科学地考虑地质等外在因素的影响,结合M5P模型树训练规则的简单有效的优点以及支持向量机回归（SVR）可以有效解决小样本、非线性预测问题的优势,提出了基于M5P-SVR的运输机械故障预测方法,交叉验证结果表明该方法有效地提高了预测精度。最后采用该模型对某实际工程进行仿真模拟并与传统方法计算结果进行对比分析,分析结果验证了M5P-SVR机械故障预测方法的有效性及该仿真模型的准确性和优越性。     

SMRT在交直流大电网分析中的应用模式及实践

电磁-机电暂态混合实时仿真平台（super-mixed real-time simulation, SMRT）因其仿真规模、仿真精度和易用性等方面优势在交直流大电网分析中展现出广阔的应用前景。目前,SMRT仿真平台已经被用于交直流大电网机电暂态行为和稳定特性的仿真分析与研究、基于典型运行方式的实际电网故障/事故快速复现、交直流系统重大运行风险评估等生产运行服务、系统性能及控制策略课题的研究和电网动态补偿电力电子装置对电网多直流故障后换相失败恢复的作用和影响的分析,以及调度员的教学和培训等领域。经过进一步开发,SMRT仿真平台将被用于解决系统级保护整定与校验等更多问题。     

大坝机理-数据融合模型的基本结构与特征北大核心CSCD

机理与数据的融合对大坝建造-运维全生命周期性态准确高效评估与调控至关重要。本文梳理了大坝建造面临的主要难题与融合模型的发展历程,提出了融合模型串联、并联、混联的三种结构型式、基本特征及适用性,并通过混凝土拱坝温度场监测分析工程实例阐述了融合模型的应用方式及适用性。研究表明:融合模型分析预测能力强、准确性高、泛化能力强,能够处理复杂动态演化的数据;相比于非融合模型,三种结构型式的融合模型均体现出显著的优势,为解决大坝建造与运维过程中参数反演、监测分析、策略优化等问题提供一种新的视角和范式。     

白鹤滩首蓄期变形预测混合模型方法北大核心CSCD

首蓄期准确预测坝体变形,合理安排蓄水计划对于特高拱坝安全进入运行期具有重要意义。为解决特高拱坝首蓄期坝体变形预测较难的问题,本文提出了一种特高拱坝首蓄期坝体变形预测混合模型方法,并结合白鹤滩特高拱坝首蓄期坝体变形监测资料进行工程实例验证。该模型结合白鹤滩特高拱坝首蓄期三阶段蓄水计划的背景,结合三个蓄水目标下白鹤滩拱坝拱冠梁坝段正垂测点的监测数据量大小,在首蓄期初期采用多元回归模型,在首蓄期中后期对PLdb18-2到PLdb18-6五个测点采用优化的LSTM模型,对于坝顶的PLdb18-1采用多元回归模型。本文针对混合模型及全过程采用单一模型的预测结果和实测结果进行对比,本文提出的混合模型方法精度最高,误差率不超过4%,且具有较好鲁棒性。     

变形分离法与数据驱动下的拱坝工作性态评价

基于有限测点位移监测数据推求大坝空间位移场变化规律是评价大坝工作性态的有效手段之一。拱坝受水荷载、温度等作用下产生的变形,不仅与坝体自身弹性模量有关,更取决于地基的变形特性。由于地基存在不均匀性等复杂问题,致使通过数值模拟的方法精准预测大坝的变形存在一定困难。本文将拱坝坝体的监测位移分解为坝体受荷载产生的位移及坝基约束变形产生的位移两部分,以其监测值与预测值系统误差最小为目标函数,基于坝体有限元模型建立了包含基础约束变形及坝体弹性模量为未知量的求解方程,通过大量位移监测资料结合人工智能粒子群算法寻优实现数据驱动,可同时求解坝基约束变形及坝体分区弹性模量。根据算例研究成果,针对复杂地基,采用本文方法推求得到的大坝空间位移场,除靠近坝体与坝基交界面附近节点位移预测值与有限元计算值相对误差稍大（约为3%）外,其余节点相对误差均在1.5%范围内,证明了本文方法的合理性;从本文方法在白鹤滩拱坝工程中的应用研究成果可知,其空间位移场相对误差分布合理且变形分离结果与实际情况相符,从而证明了方法的可行性。     

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝仿真分析

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝是一项新的筑坝技术，广东省阳春市长沙拱坝是国内、外全面采用该项技术建成的第一座拱坝。本文采用了一种新的考虑温度历程效应的MgO微膨胀混凝土仿真分析模型，根据实际观测资料对长沙坝进行了有限元仿真分析，并对坝体运行过程中出现的裂缝成因进行了初步研究，同时研究了掺入MgO以后混凝土自生体积膨胀对拱坝应力状态的改善效果。仿真结果表明，外掺MgO混凝土可以补偿坝体温度拉应力，对这一类中小型拱坝不分横缝，简化温控措施，通仓连续快速浇筑施工，缩短工期。     

基于随机影响的仿真结果模糊综合评判

本文通过采用模糊综合评判方法对混凝土坝施工仿真系统运行结果进行评判，解决了传统运用多次仿真计算方法获得均值来进行成果提交所带来的耗时性及单方案筑块的浇筑顺序的描述困难问题，同时，该方法使每次系统运行结果在进行原型描述时都具数值化的衡量标准，并且可以很容易实现多次运行结果的原型代表性评判。本文还结合实例予以具体应用。     

电站锅炉制粉系统的仿真建模

依据电厂锅炉的中间储仓式制粉系统 ,建立仿真模型来模拟实际系统的运行过程 ,经测试 ,模型运行结果基本上与现场运行相吻合。此建模方法为复杂大系统的仿真提供了一个理想的建模途径     

混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制方法

温控防裂与横缝工作性态调控是混凝土拱坝施工期面临的两大难题,而冷却通水策略是控制拱坝混凝土安全、横缝开合的关键因素.为此,本文提出了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制方法,并综合应用智能化控制理念、仿真分析工具、自动控制技术构建了混凝土拱坝温度应力与横缝性态智能控制系统.分析表明,该系统有效调控了坝体应力与横缝工作性...     

溪洛渡特高拱坝混凝土保温技术研究与应用

大坝混凝土裂缝多为表面裂缝,深层裂缝和贯穿裂缝也多由此发展而成,加强表面保温是有效防止混凝土表面裂缝的重要措施。溪洛渡特高拱坝建设过程中,通过技术标准确定、仿真模拟研究、施工方案优化、标准工艺建设等系统性保温技术研究,提出了适应特高拱坝表面防裂需要的大坝混凝土个性化、精细化全坝保温工艺要求,经现场全方位实时监测和质量检查,溪洛渡拱坝混凝土保温实施效果明显,有效控制了大坝混凝土表面开裂的风险。